Assessment of mercury removal efficiency of a constructed wetland system from gold mining

Authors

  • EDWIN FERNANDO SIERRA GAVIRIA Corporación Universitaria Autónoma del Cauca https://orcid.org/0000-0001-7788-0761
  • Alejandra Campos Gilón Corporación Universitaria Autónoma del Cauca https://orcid.org/0009-0005-0370-5246
  • Andrés Daza Ordoñez Corporación Universitaria Autónoma del Cauca
  • Paula Daniela Coral Ceballos Corporación Universitaria Autónoma del Cauca
  • Lenny Lorena Gómez Angulo Corporación Universitaria Autónoma del Cauca
  • César Fernández Morantes Corporación Universitaria Autónoma del Cauca https://orcid.org/0000-0002-3108-2729
  • Arnol Arias Hoyos Corporación Universitaria Autónoma del Cauca https://orcid.org/0000-0002-9863-1737

Keywords:

bioremediation, Heliconia psittacorum, constructed wetlands, mercury, gold mining.

Abstract

Background. Mercury (Hg) contamination resulting from gold mining is an environmental problem caused by its ability to affect ecosystems and human health. Therefore, it is essential to propose alternatives focused on reducing the pollution produced mainly to water resources, due to the persistence and permanence of this heavy metal in the environment. Goals. This study evaluated the removal of Hg and the organic load of wastewater from a mining plant through a horizontal subsurface wetland flow system. Methods. The physicochemical characterization of the mining sewage was carried out, in addition, a system of three wetlands was designed and operated in which the Hydraulic Retention Time (HRT) and the plantation of Heliconia psittacorum were varied, then, parameters such as pH, OD, turbidity, BOD5, COD and Mercury were studied. An ANOVA statistical test with significance of 95% was applied. Results. The mining effluent showed COD and Hg concentrations of 197 mg O2/L and 0.0021 mg/L, respectively, values which are higher than those permitted by Colombian and EPA regulations. The wetlands evaluated showed removal efficiencies for turbidity, BOD5, COD and Hg higher than 98.44%, 93.10%, 71.52% and 91.03%, respectively. The statistical tests suggest that there is no significant difference in the TRH (p=0.361), therefore it is possible to operate the wetland system with 2 days of treatment. In addition, significant differences were found between the planted wetlands and those composed only by the support bed (p=0.039). Conclusions. Horizontal subsurface flow wetlands and Heliconia psittacorum are highly efficient in the removal of Hg from gold mining wastewater, consolidating as a promising technology for environmental bioremediation.

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Author Biographies

EDWIN FERNANDO SIERRA GAVIRIA, Corporación Universitaria Autónoma del Cauca

Tecnólogo en Agua y Saneamiento del Servicio Nacional de Aprendizaje (SENA), Ingeniero Ambiental y Sanitario de la Corporación Universitaria Autónoma del Cauca, Maestrante en Ingeniería Ambiental (énfasis en investigación) de la Universidad del Cauca. Integrante del Grupo de Investigación en Tecnologías y Ambiente (GITA) y del Semillero de Investigación en Manejo Integral del Recurso Hídrico (MIRH), actualmente, Joven Investigador de la Corporación Universitaria Autónoma del Cauca (articulado a través del Sistema General de Regalías – SGR), mediante la ejecución del proyecto de investigación titulado “Implementación de una alternativa mixta de tratamiento de efluentes provenientes de una planta de beneficio de oro en el municipio de Suárez, Cauca.”, y docente investigador adscrito a la Facultad de Ciencias Ambientales y Desarrollo Sostenible. Adicionalmente, experiencia en investigación, siendo partícipe como coautor de proyectos como “Evaluación de intercambio iónico en la recuperación de cianuro libre en efluentes mineros auríferos” e “Implementación de Alternativas de Restauración para el Parque Natural el Socavón y su Área de Influencia en el Municipio de Mercaderes Cauca”.

Alejandra Campos Gilón, Corporación Universitaria Autónoma del Cauca

Técnico en asistencia administrativa y Tecnóloga en Agrobiotecnología del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, estudiante de décimo semestre de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Corporación Universitaria Autónoma del Cauca e integrante del Semillero de Investigación en Manejo Integral del Recurso Hídrico (MIRH).

Andrés Daza Ordoñez, Corporación Universitaria Autónoma del Cauca

Técnico en contabilización de operaciones comerciales y financieras del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, estudiante de décimo semestre de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Corporación Universitaria Autónoma del Cauca e integrante del Semillero de Investigación en Manejo Integral del Recurso Hídrico (MIRH).

Paula Daniela Coral Ceballos, Corporación Universitaria Autónoma del Cauca

Ingeniera Ambiental y Sanitario de la Corporación Universitaria Autónoma del Cauca, integrante del Semillero de Investigación Manejo Integral del Recurso Hídrico (MIRH), como rol de participante egresada.

Lenny Lorena Gómez Angulo, Corporación Universitaria Autónoma del Cauca

Ingeniera Ambiental y Sanitario de la Corporación Universitaria Autónoma del Cauca, integrante del Semillero de Investigación Manejo Integral del Recurso Hídrico (MIRH) como rol de participante egresada.

César Fernández Morantes, Corporación Universitaria Autónoma del Cauca

Químico de la Universidad del Cauca. Especialista técnico en bioinformática de secuencias genómicas. PhD en Ingeniería mención materiales de la Universidad Tecnológica Nacional (UTN)-Facultad Regional de La Plata, Buenos Aires (Argentina), realizado por Beca doctoral CONICET.

Investigador posdoctoral de CONICET-Argentina (Beca CONICET por 3 años). Ayudante de Diplomado por un año en la Universidad Nacional de La Plata. Profesional químico contratado a través de un proyecto de investigación por un año para investigar en caracterización de geotextiles en Buenos Aires - Argentina. Integrante del Grupo de Investigación en Tecnologías y Ambiente (GITA) y docente investigador de la Corporación Universitaria Autónoma del Cauca. Experiencia en investigación enfocados al desarrollo de materiales adsorbentes a partir de minerales arcillosos naturales y/o su modificación con diferentes sustancias o procesos (surfactantes, hongos, óxidos, molienda y temperatura) para su aplicación en la remoción de contaminantes. Desde la investigación, ha sido posible la colaboración con distintos grupos de investigación internacionales que han permitido el desarrollo de diferentes materiales adsorbentes con distintas propiedades para la remoción de varios contaminantes presentes en agua y que han culminado en varias publicaciones en revistas indexadas internacionalmente como “Sorbent Materials Characterization Based on Mechanical or Thermal Pretreated Montmorillonite Modified by Surfactant Loading for Improved Chromium Retention”; “Interrelations of structure, electric surface charge, and hydrophobicity of organo-mica and montmorillonite, tailored with quaternary or primary amine cations. Preliminary study of pyrimethanil adsorption.” “Magnetic nanocomposite based on montmorillonite, Fe oxides, and hydrothermal carbon: Synthesis, characterization and pollutants adsorption tests”

Arnol Arias Hoyos, Corporación Universitaria Autónoma del Cauca

Biólogo de la Universidad del Cauca, con Especialización en Administración de la Informática Educativa de la Universidad de Santander y cursando maestría en Ingeniería Ambiental. Tiene 16 años de experiencia en Docencia Universitaria orientando las áreas de Biología, Genética, Química, Microbiología, Contaminación ambiental, Evaluación de Impacto ambiental. Con experiencia para desempeñarse en áreas y proyectos de investigación como la Gestión Integral del Recurso Hídrico, microorganismos eficientes, estudio en calidad físico – química y biológica de aguas y gestión ambiental.

Actualmente categorizado según MinCiencias como Investigador Junior, director del Grupo de Investigación en Tecnologías y Ambiente (GITA) y adscrito al Grupo de Investigación en Saneamiento Ambiental (GISA). Como docente investigador ha formulado y liderado diferentes proyectos en la línea de investigación gestión del recurso hídrico, los cuales han sido financiados tanto por convocatorias externas como internas; actualmente coordina el semillero de investigación Manejo Integral del Recurso Hídrico (MIRH) y funge como tutor de un joven investigador financiado por convocatoria externa por Universidad del Cauca.

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2023-11-15

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SIERRA GAVIRIA, E. F., Campos Gilón, A. ., Daza Ordoñez, A. ., Coral Ceballos, P. D., Gómez Angulo, L. L., Fernández Morantes, C., & Arias Hoyos, A. (2023). Assessment of mercury removal efficiency of a constructed wetland system from gold mining. HIDROBIOLÓGICA, 34(1). Retrieved from https://hidrobiologica.izt.uam.mx/index.php/revHidro/article/view/1734

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Vol. 34 No. 1 (2024)

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Artículos

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